Orientador: Roldão Da Rocha Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Física, 2014

Orientador: Othon Cabo Winter / Resumo: Encontrar um planeta como a Terra fora do Sistema Solar parece ser dificil. Quando olhamos para os dados dos quase 4000 exoplanetas descobertos até o momento vemos que nenhum deles é similar à Terra. Uma alternativa para encontrar um outro planeta como a Terra seria olhar para as regiões coorbitais dos exoplanetas gigantes, sendo que sistemas coorbitais podem ser descritos como os sistemas onde dois ou mais corpos compartilham uma mesma órbita média. Nosso objetivo neste trabalho é formar um planeta com a massa da Terra que seja coorbital a um corpo bastante massivo, como um planeta gigante ou uma anã marrom. Para isso nós fizemos várias simulações utilizando o pacote Mercury de integração numérica para o problema de N-corpos. Com os resultados analisamos como a razão de massa do sistema e a separação entre os corpos afetam a região de estabilidade coorbital, e então determinamos seus limites radial e angular. Tendo a região de estabilidade coorbital bem definida para cada um dos sistemas estudados, nós fizemos novas simulações numéricas distribuindo dentro da região de estabilidade coorbital 500 planetesimais que cujas massas somadas totalizam 2 ou 3M⊕. Nossos resultados mostraram que é possível formar planetas terrestres com massas iguais ou maiores que a da Terra nas regiões coorbitais. Esta formação é mais provável para os sistemas cujo corpo secundário possui uma órbita com semi-eixo maior menor que 1ua, sendo que os diferentes valores de razão de massa não afetam o proc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Finding an Earth-like planet outside Solar System seems to be a difficult task. When we look at the data from the almost 4000 exoplanets discovered until now we see that none of them is similar to our Earth. An alternative to find other planet like Earth would be to look at the co-orbital regions of the giants exoplanets, being that co-orbital systems can be described as those systems where two or more bodies share the same mean orbit. Our main goal in this work is to form a planet co-orbiting with another massive body, like a giant planet, with the same mass of the Earth. To do that we have performed a series of numerical simulations with the package of computational integrators for the N-body problem called Mercury. With the results we have analyzed how the stable co-orbital region is affected by the system’s mass ratio and by the radial separation between bodies, and then we have determined the radial and angular limits of the stable co-orbital region. Having this region well determined for each one of the studied systems, we have performed new numerical simulations distributing 500 planetesimals within the stable co-orbital region, in which the sum of the planetesimals’s masses are equal to 2 or 3MEarth. Our results have shown that it is possible to form terrestrial planets with masses equals or bigger than the Earth’s inside the stable co-orbital regions. This formation is more likely to happen for the systems in which the secondary body has an orbit with semi-major axis... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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Orientadora: Silvia Maria Giuliatti Winter / Coorientador: Rodney da Silva Gomes / Banca: Tadashi Yokoyama / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Fernando Virgilio Roig / Banca: Nelson Callegari Junior / Resumo : Neste trabalho investigamos a evolução orbital de partículas de poeira que escapam das superfícies de ambos satélites pequenos de Plutão: Nix e Hidra, produzidas através do impacto de micrometeoroides nas superfícies dos mesmos, sob influencia da pressão de radiação solar e dos efeitos gravitacionais de Plutão, Caronte e dos próprios satélites fontes (Nix e Hidra). A taxa de produção de massa dos grãos de poeira micrométricos foi obtida e simulações numéricas foram realizadas para obter o tempo de vida destes grãos no sistema plutoniano. Os grãos ejetados de Nix e Hidra formam um anel de largura de aproximadamente 16.000 km, o que corresponde a distância radial aproximada entre as órbitas de Nix e Hidra. Através das integrações numéricas verificamos que colisões de grãos com os corpos massivos do sistema e escape em _orbitas hiperbólicas constituem os principais mecanismos de perda de material e são determinadas pelo efeito da pressão de radiação solar. Este importante mecanismo de desestabilização de grãos de poeira em Plutão, remove 30% do conjunto inicial de partículas com raios de 1 µ em apenas 1 ano. As demais partículas que permanecem no sistema formam um anel muito tênue com uma profundidade óptica máxima de 4x10¹¹. Exploramos também a possibilidade dos progenitores dos satélites pequenos de Plutão terem sido capturados pelo binário Plutão-Caronte do disco primordial massivo heliocêntrico, no qual Plutão estaria inserido. Encontramos que, para objetos com baixas velocidades de aproximação com o binário, capturas poderiam ocorrer com probabilidade não é negligenciável devido a natureza do próprio encontro: planetesimal e par de objetos massivosNo entanto, os objetos capturados permaneceriam em orbitas bastante excêntricas em relação ao baricentro do binário, assim o tempo tópico de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, we investigate the orbital evolution of the escaping dust from both small satellites of Pluto: Nix and Hydra, produced via impacts of micrometeoroids on the surfaces of the small satellites, under the influence of the solar radiation pressure combined with the gravitational ejects of Pluto, Charon, and the parent-bodies (Nix and Hydra). The mass production rate of micron-sized dust particles is obtained and numerical simulations are performed to derive the lifetime of the ejecta. The ejected particles form a wide ring of about 16,000 km, which corresponds to the radial distance between the orbits of Nix and Hydra. Through the numerical simulations we verified that collisions with the massive bodies within the system and escape into hyperbolic orbits are the main mechanisms of loss of material, which are mainly determined by the solar radiation pressure acting on the grains. This important loss mechanism removes 30% of the initial set of 1 µ sized particles in 1 year. The surviving particles form a ring too faint to be detectable with a derived maximum optical depth of 4x10¹¹. We also explore the possibility that the progenitors of the small satellites of Pluto have been captured by the Pluto-Charon binary from the massive heliocentric planetesimal disk in which Pluto was originally embedded into. Wend that debris with small approximation velocities to the binary can be captured temporarily by Pluto-Charon with non-negligible probability, due to the dynamical perturbations exerted by the binary nature of the Pluto-Charon pair... (Complete abstract click eletronic access below) / Doutor

We review the concept of invariant measure and study conditions under which linear combinations of averages along periodic orbits are dense in the space of invariant measures. / Revisamos el concepto de medida invariante y estudiamos condiciones bajo las cuales combinaciones lineales de promedios a lo largo de órbitas periódicas son densas en el espacio de medidas invariantes.

Submitted by DANIEL MARTIN GASLAC GALLARDO (dmgg7900@hotmail.com) on 2016-12-13T16:40:12Z No. of bitstreams: 1 gaslac.pdf: 23986592 bytes, checksum: 41ffd339aeeb8444e4703d37a1753df4 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-20T13:16:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gallhardo_dmg_me_guara.pdf: 23986592 bytes, checksum: 41ffd339aeeb8444e4703d37a1753df4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T13:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gallhardo_dmg_me_guara.pdf: 23986592 bytes, checksum: 41ffd339aeeb8444e4703d37a1753df4 (MD5) Previous issue date: 2016-10-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os novos dados obtidos do sistema de Plut˜ao, durante sua passagem pelo sistema em julho de 2015, est˜ao sendo enviados pela sonda New Horizons. Plut˜ao possui um conjunto de cinco sat´elites, Caronte (forma um sistema bin´ario com Plut˜ao), Estige, Nix, C´erberos e Hidra. A recente descoberta desses dois pequenos sat´elites, Estige e C´erberos, faz com que seja necess´ario reestudar essa regi˜ao externa, al´em da ´orbita de Caronte. Neste trabalho analisaremos a estabilidade da regi˜ao externa do sistema Plut˜ao-Caronte para um conjunto de part´ıculas-teste da ordem de cent´ımetros e micrometros sob a influˆencia gravitacional de todos os corpos do sistema de Plut˜ao e da press˜ao de radia¸c˜ao solar (para part´ıculas de micrometros). Essas part´ıculas estar˜ao inicialmente em ´orbitas excˆentricas e inclinadas; ser˜ao assumidos diferentes valores de excentricidade e inclina¸c˜ao. Resultados mostraram que para um conjunto de part´ıculas, originalmente localizadas no plano orbital do sistema de Plut˜ao, 10% colidiram com os corpos maiores e 25% foram ejetadas. J´a para o sistema de part´ıculas com ´orbitas inclinadas (I = 96.2 ◦ ), a maioria dessas part´ıculas s˜ao est´aveis. Apresentaremos os resultados obtidos para outros valores de inclina¸c˜ao e faremos a compara¸c˜ao com os resultados obtidos para um conjunto de part´ıculas microm´etricas da ordem de 1, 5 e 10µm. / The new data from the Pluto system during its passage through the system in July 2015, are being sent by the spacecraft NewHorizons. Pluto has a set of five satellites, Charon (forms a binary system with Pluto), Styx, Nix, Kerberos, Hydra. The recent discovery of these two small satellites, Styx and Kerberos, makes it necessary to restudy this outer region beyond the orbit of Charon. In this work we analyze the stability of the outer region Pluto-Charon system for a set of particle-test centimeters order and micron under gravitational influence of all bodies Pluto system and solar radiation pressure (for particle microns). These particles are initially eccentric and inclined orbits; They are assumed different eccentricity values and inclination. Results showed that for a set of particles originally located in orbital plane of Pluto system collided with 10% larger bodies and 25% were ejected. As for the particle system with inclined orbits (I = 96.2◦ ), most of these particles are stable. We present the results obtained for other of inclination values and make a comparison with the results obtained for a set of micrometric particles of the order of 1, 5 and 10µm.

Orientador: Othon Cabo Winter / Co orientador: Rodney da Silva Gomes / Banca: Silvia Maria Giuliatti Winter / Banca: Nelson Callegari Junior / Resumo: A compreensão do universo é um dos grandes desejos da humanidade desde o princípio, e o estudo do movimento dos corpos celestes é uma parte deste todo. Dentro deste contexto está nosso trabalho, que tem como meta o estudo da dinâmica de asteróides múltiplos do nosso sistema solar, sendo este composto pelo movimento de translação dos asteróides satélites (asteróides menores que orbitam um de maior porte) e o movimento de atitude do asteróide central (asteróide de maior porte). O estudo dos asteróides múltiplos é uma grande chave para o conhecimento do passado de nosso sistema solar, visto que os mesmos são remanescentes da formação dos planetas. Partindo dessa motivação, realizamos um trabalho sobre a dinâmica do sistema (87) Sylvia no qual estudamos por meio de simulações numéricas a dinâmica dos satélites de Sylvia perturbados por Sol e Júpiter (Winter et al, 2009). Neste estudo foi mostrado que Rômulo e Remo sofrem fortes perturbações seculares provenientes de Sol e Júpiter, que poderiam desestabilizá-los. Descobrimos também que o achatamento (J2) do corpo central é de extrema importância na estabilidade dos satélites. Partindo desse resultado, para este trabalho, decidimos fazer uma análise mais minuciosa do problema em questão. Para isso, nós realizamos simulações considerando o movimento de atitude do asteróide central, algo até agora não considerado por nós. Este movimento de atitude é perturbado pelos torques causados por seus satélites, Sol e planetas. Apresentaremos neste trabalho uma sucinta abordagem teórica de nosso modelo juntamente com uma revisão bibliográfica de alguns modelos analítico aproximados encontrados na literatura, alguns testes de nossa ferramenta computacional e um estudo de dois sistemas triplos de asteróides conhecidos. Os sistemas estudados foram (87) Sylvia e (45) Eugenia. Os resultados nos mostrou que... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The understanding of the universe is one of the greats desires of humanity since the beginning, and the study of movement of celestial bodies is a part of it. Inside this context lies our work, which has as goal the study of the dynamics of multiple asteroids from our solar system, being this one compound of the movement of translation of the satellite asteroids (smaller asteroids which orbit one of larger size) and the movement of attitude of the central asteroid (largest size asteroid). The study of multiple asteroids is a great key for knowledge of our solar system past, since they are remaining objects of the formation of planets. Starting from that motivation, we developed a work about the dynamics of the system (87) Sylvia, in which we studied through numerical simulations the dynamics of Sylvia's satellites perturbed by Sun and Jupiter (Winter et al, 2009). In this study, it has been shown that Romulus and Remus experience strong secular perturbations from Sun and Jupiter, which could destabilize them. We also found out that the flatness (J2) of the central body is of extreme importance in the stability of the satellites. Based on this result, for this work, we decided to do a closer analysis of the problem concerned. To do so, we developed simulations considering the movement of attitude of the central asteroid, which, so far, has not been considered by us. This movement of attitude is perturbed by torques caused by their satellites, Sun and planets. We will present in this work a brief theoretical approach of our model along with a bibliographic review of some approximate analytical models found in the literature, some tests of our computational tool and a study of two familiar triple systems of asteroids. The studied systems was (87) Sylvia and (45) Eugenia. The results has shown us that the movement of attitude of the central body experience great perturbation due to the Sun... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Víctor Orlando Gamarra Rosado / Banca: Maria Cecilia França Zanardi / Banca: Luiz Eduardo Nicolini do Patrocínio Nunes / Resumo: Esta dissertação apresenta uma metodologia para a otimização de manobras de atitude de satélites artificiais estabilizados por rotação, utilizando-se algoritmos genéticos. Primeiramente, é simulado o controle inicial da manobra, dado por uma lei de controle baseada em uma função de chaveamento, conforme a teoria de Shigehara (1972). Em seguida, com base nos resultados obtidos pela lei de controle inicial, aplica-se o algoritmo genético na otimização dos intervalos e polaridades de funcionamento de um atuador, tipo bobina magnética. Durante este procedimento, nas diferentes manobras, a otimização global e por período foram simuladas. Na implementação do algoritmo genético, o problema de otimização de manobra considera uma função multi-objetivo definida pela minimização dos erros dos ângulos da manobra e o tempo final. A exequibilidade desta metodologia utilizando algoritmos genéticos se verifica na comparação entre os resultados obtidos por Gamarra Rosado e Rios Neto (1992a; 1992b), obtidas no processo de subotimização da manobra. Da análise das simulações realizadas, observou-se que o algoritmo genético conseguiu minimizar o tempo final da manobra, entretanto, em todos os casos analisados, os ângulos finais de declinação e ascensão reta sofreram pequenas diferenças nos valores finais em comparação com a condição final da manobra estabelecida / Abstract: This dissertation presents a methodology for the optimization of attitude maneuvers of a satellite stabilized by rotation, using genetic algorithms. First, the initial control is simulated maneuver, given by a control law based on a switching function, as the theory of Shigehara (1972). Then, based on the results obtained by the initial control law, applies the genetic algorithm in optimization of intervals and polarities of operation of an actuator, solenoid coil type. During this procedure, the different maneuvers, and global optimization period were simulated. In the implementation of genetic algorithm, the optimization problem maneuvering considering a multiobjective function defined by minimizing the errors of the angles of the maneuver and final time. The feasibility of this methodology using genetic algorithms is verified when comparing the results obtained by Gamarra Rosado and Rios Neto (1992a; 1992b), obtained in the process of sub-optimization of the maneuver. The analysis of the simulations, it was observed that the genetic algorithm able to minimize the end time of the operation, however, in all cases examined, the final angles of declination and right ascension experienced slight differences in the final values in comparison to the final condition of maneuver established / Mestre

Orientadores: Marco Antonio Teixeira, Alain Guy Jacquemard / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-05T23:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_WeberFlavio_D.pdf: 1832947 bytes, checksum: 58bb202e90151fc6830fbc0cd1cf430e (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: De acordo com a classificação feita por Anosov em 1959, obtemos diferentes tipos topológicos de sistemas "semi-lineares" descontínuos em JR4. Esta pré-classificação é feita através da apresentação das respectivas formas normais. Neste trabalho, consideramos perturbações não lineares de tais formas normais. As singularidades típicas são genericamente classificadas e o comportamento dos sistemas em torno destes pontos é analisado. Nosso foco é encontrar condições para a existência de uma família a l-parâmetro de órbitas periódicas terminando em singularidades no sentido do Teorema Centro de Lyapounov. As técnicas principais usadas são elementos do cálculo simbólico e da Teorida das Singularidades de Aplicações / Abstract: According to the classification made by Anosov in 1959, we derive several different topological types of semi-linear"discontinuous systems in R4. This pre-classification is done via pre-sentation of the respective normal forms. In this work, we consider non-linear perturbations of such normal forms. The typical singularities are generically classified and the behavior of the systems around these points is analyzed. Our focus is find conditions for the existence of 1-parameter family of periodic orbit terminating at the singularities in the sense of Lya- pounov Center Theorem. The main techniques used are elements of Symbolic Computation and Theory of Singularities of Mappings / Doutorado / Doutor em Matemática

Neste trabalho; estudamos a dinâmica das órbitas de uma partícula infinitesimal P contida no espaço euclidiano tridimensional; atraída unicamente pela força gravitacional induzida por um corpo maciço com densidade de massa constante na forma de anel ou disco circular. Este problema denominamos: Problema do anel ou disco circular homogêneo. Este problema apresenta alguns subproblemas: a linha vertical perpendicular ao plano que contém anel ou disco circular e passa pelo centro de massa; a qual denominamos de eixo-z ; o plano que contém o anel ou disco circular; que denominamos de plano horizontal e o plano perpendicular ao plano horizontal e que contém o eixo-z. Obtivemos resultados importantes da dinâmica em cada um destes subproblemas. Mostramos que o problema do anel ou disco circular é invariante por rotações em torno do eixo-z e desta forma podemos formular o problema em coordenadas giratórias. Escrevemos o problema como uma perturbação do problema de Kepler onde o parâmetro perturbador está associado a espessura do anel ou raio do disco. Utilizando a formulação do problema em coordenadas convenientes conseguimos obter uma grande quantidade de órbitas periódicas simétricas; como continuação de órbitas circulares e também elípticas no caso espacial e no caso dos subproblemas planares. A técnica empregada para conseguir tais órbitas foi o método de continuação analítica de Poincaré primeiramente aplicado a um problema geral que consiste em uma perturbação do problema de Kepler analítica e depois aplicamos ao nosso problema particular. Ainda estudamos as órbitas de escapes associadas a nosso problema; concentrando o escape nas direções dos eixos coordenados. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: Our main concern, in this work, is describe the dynamics of the orbits of an in¯nitesimal particle moving in the space R3 under the in°uence of the gravitational force induced by a homogeneous annulus disk ¯xed on a plane. The aspects of the dynamics that we have interest are namely: Describe the di®erent ways the gravitational potential associated to the problem in each case; Characterize homogeneity properties of the potential; Describe the con¯guration space of these problems; Determine the symmetries of the vectorial ¯eld associate; Identify sub-problems associates according the dimension of the ambient space; In each sub-case,describe the dynamics and compares them to each other; Relate the potential singularities with the singularities of the vectorial ¯eld of each problem at issue; Introduce a convenient parameter; Determine a great diversity of families of periodic orbits in the di®erent sub-problems. Study the escape orbits in the di®erent cases; Compare the results obtained with the n-body problem in Celestial Mechanics.